Два года проучился в колледже Pierce. Позже сочетал учебу в американской консерватории театрального искусства с работой в театральной труппе Лос-Анджелеса.
В 1983 году, вступив в законный брак с достаточно известной актрисой Вивиан Ланко, Мартин переехал жить в Нью-Йорк. Однако постоянной работы он не имел, и ему приходилось перебиваться непостоянными заработками. Со временем он стал членом театра Cacaracha, который располагался на Гринвич Стрит.
Довольно большую популярность Мартин Донован получил благодаря продолжительному сотрудничеству с известным режиссером Хэлом Хартли. Актер снимался в таких его фильмах, как «Пережить желание», «Доверься», «Флирт», «Простые люди», «Книга жизни» и другие. Практически всемирную известность он получил благодаря роли агента по борьбе с наркотиками в многосерийном фильме «Косяки». Эта работа заслужила хвалебные отзывы известных критиков, актер стал номинантом на приз «SAG». Премию национального общества кинокритиков за лучшую мужскую роль Донован получил за роль почитателя бунтарки в очаровательной мелодраме «Портрет леди».
Помимо этого, Мартин Донован показал свой актерский талант в триллере «Охранник», где он снимался вместе с Майклом Дугласом и Кифером Сазерлендом. Также он сыграл в семейной драме «Душа тишины» с Эди Фалько в главной роли. В 2007 году Мартин снялся в ужастике «Призраки» Грегори Джейкобса. На съемках этой картины ему довелось поработать на одной площадке с такими звездами, как Эштон Холмс и Эмили Блант.
В 2009 году в картине Питера Корневэлла «Призраки в Коннектикуте» Мартин сыграл главную роль. Позже Мартин Донован появился в сериале «Мастера Ужасов». Также он получил эпизодическую роль в фильме «Право на смерть». Помимо этого, актер участвовал в съемках драмы «Роберт Фитцжеральд Кеннеди» и сериала «Пасадена». Донована можно увидеть в фильмах «Великий Гэтсби», «Эми и Изабель» и в военной драме «Когда молчат фанфары», которая описывает события Второй мировой войны.
